1 Análise de Emissões no Escape

Análise de Emissões no Escape
A seguir serão analisados os diversos componentes dos gases de escape e sua utilidade no diagnóstico
de falhas. A ênfase será dada à análise dos 5 gases mais importantes para o diagnóstico de falhas de
dirigibilidade e de emissões: HC; CO; O2; CO2 e NOx.
Hidrocarbonetos (HC)
É combustível não queimado na câmara de combustão.
Nenhum motor consegue queimar todo o combustível contido na mistura. Isto devido ao fato que quando a frente de
chama atinge as paredes do cilindro (sempre mais frias),
esta desaparece deixando uma pequena quantidade de
combustível sem queimar.
A quantidade de hidrocarbonetos presente nos gases de
escape é medida (nos analisadores disponíveis no mercado) em partes por milhão (ppm) ou quantidades de moléculas de HC por milhão (1.000.000) de moléculas amostradas.
Um nível excessivo de HC é resultante de falhas de combustão. Estas falhas não estão necessariamente (sempre)
associadas a falha no sistema de ignição; qualquer dispositivo ou processo defeituoso, que interrompa prematuramente a combustão nos cilindros, provocará o aumento do
nível de HC no escape.
[ppm]
1000
rica
pobre
750
HC
500
250
[ ]
0
0.7
1
1.4
Assim: -
cabos de alta tensão defeituosos,
baixa compressão nos cilindros,
velas com folga inadequada,
velas carbonizadas,
bobina de ignição,
relação ar/combustível muito rica ou muito
pobre,
- catalisador ineficiente, defeituoso,
são possíveis causas de elevados níveis de HC.
15
Monóxido de carbono (CO)
[ ]
rica
pobre
10
CO
5
0
[ ]
0.7
1
1.4
É o resultado da combustão incompleta ou parcial do
combustível, na c6amara de combustão. No caso de
misturas ricas, a quantidade de CO produzida está
em proporção direta com a relação ar/combustível.
O nível de CO no escape é medido em percentual
(%) de volume do total amostrado de emissões.
Quanto mais rica a mistura, maior o percentual de
CO produzido.
O nível de CO é de aproximadamente 0,5% para mistura estequiométrica; a partir desse ponto o nível se
mantém quase constante para toda a gama de fator
lambda superior a 1; a análise do nível de CO para
misturas pobres, não tem utilidade.
Alta taxa de CO no escape indica excesso de combustível ou falta de oxigênio na mistura; ou seja, presença de mistura rica.
1
[ ]
Oxigênio (O2)
15
É medido em porcentagem; o percentual de oxigênio
é um indicador da condição de mistura pobre. Quando o motor está funcionando na condição de mistura
pobre, a taxa de O2 cresce assim que a mistura se
torna mais pobre. Este aumento na taxa continua
até o ponto em que o motor começa apresentar falhas de combustão por causa de mistura excessivamente pobre. A partir deste ponto, e assim que a
mistura se torna mais pobre ainda, o nível de O2 aumenta acentuadamente.
Com a mistura no nível apropriado, catalisador e sistema de escapamento funcionando corretamente, a
taxa de O2 não deve ultrapassar o nível de 1% a 2%.
rica
10
O2
5
[ ]
0
0.7
Dióxido de Carbono (CO2)
pobre
15
1
1.4
[ ]
rica
pobre
É utilizado para determinar o nível de eficiência de funcionamento do motor.
CO2
É resultante da combinação de uma molécula de carbono com duas de oxigênio, isto durante o processo 10
de combustão. Os analisadores medem a porcentagem de CO2 presente na amostra dos gases de escape.
A medição do percentual de CO2 presente nos gases,
5
permite visualizar a eficiência de funcionamento do
motor no momento da leitura.
Qualquer deficiência verificada no funcionamento do
motor, relacionada com o processo de combustão, afetará o nível de CO2.
0
[ ]
A formação de CO2 depende da queima total ou não,
1.4
1
0.7
do combustível. Por tanto, em presença de falhas de
combustão, o nível de CO2 produzido será menor que
aquele correspondente à combustão completa.
O nível de CO2 também é afetado pelas variações na relação ar/combustível; assim, o nível é máximo
quando se processa a queima de mistura estequiométrica ou em torno dela.
O percentual de CO2 no escape varia com o tipo de veículo, mas, níveis superiores a 12% é indicação de
motor funcionando eficientemente e sistema de escape em boas condições.
Níveis inferiores a 12% são indicação de alguma anomalia; para identificar o problema deve ser analisado
o comportamento de um ou mais dos outros componentes dos gases de escape; analisando a figura
vemos que tanto para condição de mistura pobre, como para rica, o nível de CO2 diminui.
Resumindo:
- condição de mistura rica provoca um aumento do nível de CO
- condição de mistura pobre provoca aumento no nível de O2
- vazamento no sistema de escape, mas sem problemas no
motor, provoca aumento do nível de O2
- motor funcionando eficientemente, nível de CO2 superior a
12%
2
[ppm]
Óxidos de Nitrogênio (Nox)
3000
Geralmente se apresentam com maior ênfase em motores sob carga.
São o resultado da presença de temperaturas superiores a 1300 OC/1400 OC na câmara de combustão.
Por tanto, qualquer condição que provoque um aumento
excessivo da temperatura na câmara de combustão,
será causa da geração excessiva de Nox.
Por exemplo:
- acúmulo de carbonização causadora do aumento da taxa de compressão
- mistura pobre
- atraso excessivo do ponto de ignição
rica
2000
pobre
NOx
1000
[ ]
0
1
0.7
1.4
Limites para Fins de Inspeção Veicular – Ciclo OTTO
- Limites de Monóxido de Carbono Corrigido [% COcorr.]
ANO DE FABRICAÇÃO
Até 79
De 80 a 88
89
De 90 a 91
De 92 a 96
De 97 em diante
MARCHA LENTA
7,0
6,5
6,0
6,0
5,0
1,5
À 2500 RPM
6,0
5,0
4,0
3,5
3,0
1,0
- Limites de Hidrocarbonetos [ppm HC]
ANO DE FABRICAÇÃO
Todos os modelos
GASOLINA
700
ÁLCOOL
1100
- Diluição mínima: 6% para todos modelos
- Valores de regulagem: antes do catalisador; valores típicos de um motor em marcha lenta
Tipo
Carburado
Injetado
% CO
1,7
0,7
% CO2
13,5
14,2
% O2
0,9
0,5
ppm HC
220
210
- Fórmulas
CO corrigido:
Diluição :
%COcorr =
15 x%COlido
CO + CO2
Dil = %CO + %CO2
CO corrigido: corrige o valor lido pelo analisador para compensar uma possível diluição dos gases
devido à entrada de ar externo; quando não há diluição dos gases, os valores de COlido e
COcorrigido são praticamente iguais.
Diluição: permite quantificar a quantidade de ar externo presente nos gases de escape; valores de
diluição muito baixos influenciam negativamente as medições.
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- Diagnóstico
CO
CO2
HC
O2
VA
VB
VB
VB
VB
VA
VB
VM
VA
VB
VB
VA
VB
VB
VA
VB
VA
VM
VA
VB
VA - valor alto
VB - Valor baixo
Provável Defeito
Mistura rica
Motor bem regulado
Vazamento no sistema de escapamento
Mistura muito pobre
Falta de compressão, queimando óleo ou
sistema ignição defeituoso
VM - Valor mediano
- Especificações Proconve
Fase I: vigência a partir de ’88
Obs.: . para atender esta fase foram necessárias modificações de engenharia em alguns
veículos produzidos
. a partir de ’88: controle aplicado sobre 50% da produção
. a partir de ’90: controle aplicado sobre 100% da produção; controle de aldeídos e
emissões evaporativas
Marcha lenta: 3.0 %CO
CO: 24.0 g/km
HC: 2.1 g/km
NOx: 2.0 g/km
Fase II: vigência a partir de ’92
Obs: . equivalente a E.U.A ‘77
. padrões intermediários que podem ser atendidos com o uso de catalisador ou injeção
eletrônica monoponto
. 80.000 km ou 5 anos de garantia para os componentes de controle de emissões
Marcha lenta:
CO:
HC:
NOx:
aldeídos:
evaporativas:
2,5 %CO
12,0 g/km
1,2 g/km
1,4 g/km
0,15 g/km
6,0 g/teste
Fase III: vigência a partir de ’97
Obs.: . equivalente a E.U.A. ’83
. padrões atendidos com o uso de catalisador de 3 vias e injeção eletrônica multiponto
Marcha lenta:
CO:
HC:
NOx:
aldeídos:
evaporativas:
0,5 %CO
2,0 g/km
0,3 g/km
0,6 g/km
0,03 g/km
6,0 g/teste
Humberto José Manavella
HM Autotrônica
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